无线自组织与传感网中的基于中继团和地理位置的组播方法技术

本发明专利技术属于无线自组织与传感器网络协议技术领域，具体涉及一种无线自组织与传感器网络中的基于中继团的组播方法。在无线传感网中，针对可充电节点和不可充电节点不同的能量情况，首先构造由可充电节点组成的连通子图作为备选中继团，然后构造基于各个备选中继团、覆盖组播组成员的基于几何距离的最短路径树，根据备选中继团和组播成员的位置关系选择最优中继团来进行组播分组转发。该方法降低组播代价,减小不可充电节点担任组播分组转发的负担、优化网络性能、延长网络生命期。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线自组织与传感器网络协议
，具体涉及一种无线自组织与传感器网络中的基于中继团的组播方法。
技术介绍
近些年来，无线多跳网络(无线传感器网络、移动Ad hoc网络、无线mesh网络等)领域的相关技术得到了学术界和工业界的广泛关注，并取得了迅猛的发展。在这一领域的诸多研究方向中，尽可能的延长无线传感器网络的工作寿命成为无线传感器网络设计中的关键问题之一。由于受到成本和体积等因素的限制，大多数普通无线传感器网络节点的电池容量都十分有限且无法得到补充。为提高无线传感器网络的寿 命，通过在网络中布设一部分可二次充电节点(如具备太阳能电池的网络节点)，并设计能量高效型网络协议以利用这些节点分担较多的通信任务，在许多应用环境中收到了良好的效果，成为一种被人们普遍接受的提高网络寿命解决方案。构造基于中心的组播树(core-based tree)是实现高效无线自组织与传感网组播、延长网络寿命的一种重要方法。传统基于中心的组播树构造方案中，中心通常指某一个节点。这样，这个节点很可能成为网络的瓶颈。本专利技术中选择由可二次充电节点组成的连通的网络子图(称中继团)来担任中心支撑区域，当多个潜在的中继团存在时，选择其中最优的，在此基础上，构造性能优化的中心树，从而优化组播性能、延长网络寿命。
技术实现思路
本专利技术涉及一种以中继团为中心支撑区的组播结构构造方法。该方法主要用于由可二次充电节点和不可二次充电节点组成的无线自组织与传感网，多个可二次充电节点可以组成连通子网，也称中继团。该方法通过选择恰当的中继团作为中心区，构建组播结构，并降低组播代价。构造组播结构的过程中，尽量选择可二次充电节点担任组播转发节点，当必须选择不可二次充电节点时，尽量选择数量少的不可二次充电节点加入该结构中，从而达到优化网络性能、延长网络生命期的目的。一种无线自组织与传感网中的基于中继团的组播方法，其特征在于在无线传感网中，针对可二次充电节点和不可二次充电节点不同的能量情况，首先构造由可二次充电节点组成的连通子图作为备选中继团，然后构造基于各个备选中继团、覆盖组播组成员的基于几何距离的最短路径树，根据备选中继团和组播成员的位置关系选择最优中继团来进行组播分组转发。所述方法中备选中继团构造方法具体如下I)令Gi，i=l，2，3，…代表第i个备选中继团；令C=A;2)构造拓扑图G，即对于两个节点X e V(G)和y e V(G)-{x}，如果满足dxy (R，则称边(X，y) e E(G)，其中dxy为节点x和y之间的距离，R为节点的最大传输半径；3)设i=l,任选节点X e C,基于广度优先算法求解从X到拓扑图G中其他各点的距离，然后将包括X自身在内的所有从X的距离为O的节点加入到集合Gi中，然后执行C=C-Gi ;如果C仍不为空，则i=i+l，重复执行步骤3)，直到C为空，当C为空的时候i的值就是备选中继团的数量M。其中，令G(V，E)代表网络图，V(G)代表节点的集合、E(G)代表网络中边的集合；网络中可二次充电节点集合记做A，不可二次充电节点集合记做B，A+B=V(G)，ΑηΒ=0 ;设定每个节点X e A，其每条出行链路代价为O ;每个节点y e B，其每条出行链路代价为I。所述方法中选择最优中继团的方法如下对于每一个备选中继团Gi执行下述操作假设Gi包括k个节点，其中第X个节点记做Gi, X，其中i=l, 2，3，…，M, I < X < k,k > I ;组播成员du与备选中继团Gi之间的距离Distui为min{dduCi，x 11≤x≤k},其中给定组播成员组D= {dl, d2,…，dK} ,K≥2,1≤u≤K,dduei，x表示组播成员du和节点Gi，X之间的几何距离，如果du属于当前备选中继团，则两者之间距离为0，组播成员du和中继团Gi之间最小距离值所对应的节点记做Nodeui ;中继团Gi与所有组播成员的距离之和为Σκκκ Disti ;与所有组播成员的距离之和最小的那个备选中继团为最优中继团。所述方法中基于最优中继团的组播分组转发方法具体如下I)每条组播数据，总是先从组播信源传送到最优中继团，然后先在该中继团内部洪泛，然后再通过与各个组播成员与该中继团最近的团内节点，通过基于位置的分组逐跳转发方法单播传递给相应组播成员；2)从组播信源传送到最优中继团的数据传送方法如下如果组播信源属于最优中继团，则认为组播分组已经到达最优中继团，可以直接在该中继团内洪泛；否则，如果组播信源是最佳中继团外节点、但属于数据组播成员，则直接通过基于位置的分组逐跳转发方法将组播分组单播给其在中继团上的最近节点；如果组播信源既不属于中继团、也不属于组播成员，则直接将组播分组单播给中继团内的任意一个节点或其中某知名节点，当组播分组碰到最优中继团第一个分组后，将开始在最优中继团内的洪泛过程；剩余步骤与步骤I)中一致。具体实施例方式在本专利技术中令G(V，E)代表网络图，其中V(G)代表节点的集合、E (G)代表网络中边的集合；图中两个节点X e V(G)和y e V(G)-{x}之间的距离记做dxy，如果满足dxy (R，则称边(x，y) e E(G)，“_”代表集合的减法运算，每个节点配备一套全向天线，R代表节点的最大传输半径；对一个节点X，N(X)代表节点X的一跳邻居节点集合，其中X e V(G)，对于y e N(X)，有(x，y) e E(G);网络中的节点包含可二次充电节点和不可二次充电节点，可二次充电节点可以通过太阳能、机械方式等手段从自然界获取能量并转化为电量，可二次充电节点集合记做A，不可二次充电节点由电池供电，该节点集合记做B，A+B=V(G)，ΑηΒ=0，其中“+”代表集合的加法运算或称合并运算。本方法执行过程要求具有全网各个节点的位置信息、各对节点之间的距离信息；设定每个节点X的每条出行链路代价为O, X e A ;每个节点y的每条出行链路代价为1，y e B。本方法的目标是对于给定组播成员组D= {dl，d2,…，dK}，K彡2，建立低代价高能效组播结构，覆盖D中所有成员，K代表集合D中元素的数量。中继团构造方法目标构造集合A中节点的连通子图，如果集合A中节点是不连通的，则构造多个离散的连通子图；每个这样的连通子图称作一个备选中继团。具体实施方法1)令Gi，i=l，2，3，…代表第i个备选中继团；令C=A;2)构造拓扑图G，即对于两个节点X e V(G)和y e V(G) -{x}，如果满足dxy (R，则称边(x，y) e E(G)；3)设i=l，任选X e C，基于广度优先算法求解从X到G中其他各点的距离，然后将所有从X的距离为O的那些节点，包括X自己，加入到集合Gi中，然后执行C=C-Gi;如果 C仍不为空，则i=i+l，重复执行步骤3)，直到C为空，当C为空的时候i的值就是备选中继团的数量，记做M。最优中继团的选取方法对于每一个备选中继团Gi，i=l, 2，3，…，M，执行下述操作假设Gi包括k个节点，k彡1，其中第X个节点记做Gi, X,其中I彡X彡k;对于组播成员du, I彡u彡K,与备选中继团Gi之间的距离Distui为min{dduei，x| I彡x彡k}，其中dduei，x表示组播本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线自组织与传感网中的基于中继团的组播方法，其特征在于：在无线传感网中，针对可二次充电节点和不可二次充电节点不同的能量情况，首先构造由可二次充电节点组成的连通子图作为备选中继团，然后构造基于各个备选中继团、覆盖组播组成员的基于几何距离的最短路径树，根据备选中继团和组播成员的位置关系选择最优中继团来进行组播分组转发。

【技术特征摘要】
1.一种无线自组织与传感网中的基于中继团的组播方法，其特征在于在无线传感网中，针对可二次充电节点和不可二次充电节点不同的能量情况，首先构造由可二次充电节点组成的连通子图作为备选中继团，然后构造基于各个备选中继团、覆盖组播组成员的基于几何距离的最短路径树，根据备选中继团和组播成员的位置关系选择最优中继团来进行组播分组转发。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中备选中继团构造方法具体如下1)令Gi，i=l,2，3，…代表第i个备选中继团；令C=A ；2)构造拓扑图G，即对于两个节点Xe V(G)和y e V(G)-{x}，如果满足dxy ( R，则称边(X，y) e E(G)，其中dxy为节点x和y之间的距离，R为节点的最大传输半径；3)设i=l，任选节点Xe C，基于广度优先算法求解从X到拓扑图G中其他各点的距离， 然后将包括X自身在内的所有从X的距离为O的节点加入到集合Gi中，然后执行C=C-Gi ; 如果C仍不为空，则i=i+l，重复执行步骤3)，直到C为空，当C为空的时候i的值就是备选中继团的数量M。其中，令G(V，E)代表网络图，V(G)代表节点的集合、E(G)代表网络中边的集合；网络中可二次充电节点集合记做A，不可二次充电节点集合记做B，A+B=V(G)，ΑηΒ=0 ;设定每个节点X e A,其每条出行链路代价为O ;每个节点y e B ,其每条出行链路代价为I。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中选择最优中继团的方法如下对于每一个备选中继团Gi执行下述操作假设Gi...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺静，赵壮，梅武钢，尹崇禄，
申请(专利权)人：北京银易通网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：